北京市联合命题硕士学位研究生入学考试试题及答案物理化学试题及答案.docx

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北京市联合命题硕士学位研究生入学考试试题及答案物理化学试题及答案

北京市联合命题

2019年硕士学位研究生入学考试试题

（物理化学）

√需使用计算器□不使用计算器

一、选择一个正确的答案：

（本题共计60分，每小题3分）

1.下列对可逆过程的描述不正确的是（）。

A.一个带活塞储有一定量气体的气缸，设气缸无重量，控制内外压差无限小，缓慢膨胀到终态，再压缩使系统回到原始态；

B.在整个过程中系统内部无限接近于平衡态；

C.过程进行无限缓慢，环境的温度、压力分别与系统的温度、压力相差甚微；

D.能使系统和环境完全复原的过程。

2.1mol理想气体，从同一始态经绝热可逆压缩和绝热不可逆压缩到相同压力的终态，终态的熵分别为S1、S2，则两者的关系为（）。

A.S1=S2；B.S1＜S2；C.S1＞S2；D.无法确定。

3.在一定的温度和压力下，对于一个化学反应，下列量能用来判断其反应方向的是（）。

A.

；B.

；C.

；D.

。

4.挥发性溶质溶于溶剂中形成的稀溶液，溶液的沸点会（）。

A.可能升高或降低；   B.升高；    

C.不变；    D.降低。

5.葡萄糖（C6H12O6）稀水溶液和蔗糖（C12H22O11）稀水溶液凝固时都只析出纯冰，由此可以断定（）。

A.这两种溶液的凝固点降低系数是不同的；

B.两种溶液溶质的质量分数相同时，其凝固点也相同；

C.两种溶液的凝固点相同时，其沸点也相同；

D.两种溶液的凝固点相同时，其溶质的化学势也相同。

6.单组分系统的固液平衡线的斜率

的值（）。

A.大于零；B.等于零；C.小于零；D.不确定。

7.已知A、B两液体可组成无最高或最低恒沸点的液态完全互溶的系统，则将某一组成的溶液蒸馏可以获得（）。

A.两个恒沸混合物；B.一个纯组分和一个恒沸混合物；

C.两个纯组分；D.一个纯组分。

8.与温度有关而与压力无关的平衡常数是（）。

A.

；B.

；

C.

；D.

。

9.在1000K时，反应

的Kp=1.84，若气相中CO2含量大于65%，则（）。

A.Fe将不被氧化；B.Fe将被氧化；

C.反应时可逆平衡；D.无法判断。

10.在稀溶液范围内，离子平均活度系数与电解质溶液离子强度的关系，正确的论述是（）。

A.离子强度增大，平均活度系数变大；

B.离子强度增大，平均活度系数变小；

C.离子强度不影响平均活度系数的数值；

D.随离子强度发生变化，平均活度系数变化无规律。

11.若某电池反应的热效应为负值，那么电池进行可逆工作时与环境交换的热是（）。

A.放热；B.吸热；C.无热交换；D.无法确定。

12.电池

及

的电池反应均可写成

，则298K时如上面两个电池的（）。

A.

与

均不相同；B.

与

均相同；

C.

相同，而

不相同；D.

不相同，而

相同。

13.电池不可逆放电时，随电流密度的增加，阳极的电极电势，阴极的电极电势和两极的电势差如何变化（）。

A.正，负，减小；B.正，负，增大；

C.负，正，减小；D.负，正，增大。

14.在金属的电化学腐蚀过程中，极化作用使其腐蚀速率（）。

A.降低；B.增加；C.不变；D.无法判断。

15.关于反应分子数的下列表述中不正确的是（）。

A.反应分子数是实验值；

B.某反应的分子数一定等于该反应式中反应物的计量系数之和；

C.实际的反应中，双分子反应发生的几率大于单分子和三分子反应；

D.反应分子数不一定和测得的反应级数相等。

16.温度升高，反应速率增大这一现象最佳解释是（）。

A.反应分子的碰撞频率增大；B.阈能或能垒降低；

C.能量超过活化能的分子的百分数增加；D.反应历程改变。

17.关于光化学反应，下述说法错误的是（）。

A.不需要活化能；B.光化学反应对光的吸收有较强的选择性；

C.温度系数小；D.能发生

的反应。

18.用同一滴管在同一条件下分别滴下同体积的3种液体：

水、硫酸水溶液和丁醇水溶液，则它们的滴数为（）。

A.一样多；

B.硫酸水溶液最多，丁醇水溶液最少；

C.水的最多，丁醇水溶液最少；

D.丁醇水溶液最多，硫酸水溶液最少。

19.以下说法符合兰格缪尔吸附理论基本假定的是（）。

A.固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同；

B.吸附分子层可以是单分子层或多分子层；

C.被吸附分子间有作用，互相影响；

D.吸附热与吸附的位置和覆盖度有关。

20.丁铎尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的下述哪种现象（）。

A.反射；B.折射；C.散射；D.透射。

二、回答下列问题：

（本题共计40分，每小题5分）

1.能否说系统达到平衡时，熵值最大，Gibbs自由能最小？

2.恒温时，B溶解于A中形成溶液，若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积，则增加压力将使B在A中的溶解度如何变化？

3.工业上，制备水煤气的反应方程式可表示为：

该反应在673K时达到平衡，该反应是吸热反应，试讨论下列因素对平衡的影响：

（1）增加C（s）的含量；

（2）提高反应温度；（3）增加系统的总压力；（4）通入惰性气体。

4.为什么说恒温恒压条件下，气体在固体表面的吸附一定是放热过程？

5.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆球形？

玻璃管口加热后为什么会变得光滑并缩小（俗称圆口）？

6.阐述憎液溶胶的三个基本特征。

7.如何采用电化学的方法测定

的标准摩尔生成Gibbs自由能

？

8.在一盆清水的表面平行放两根火柴棍，水面静止后，在火柴棍之间滴一滴肥皂水，两根火柴棍之间的距离是加大还是缩小？

三、相平衡题（本题15分）

已知在常压下，Mg-Ag系统的温度-组成图如下图所示。

1.列表说明I，II，III，IV相区存在的相态及成分；

2.分析水平线上的相平衡状态；

3.绘出P点冷却到室温的步冷曲线，并注明曲线的转折点处及各线段部位的系统的相态及成分的变化情况。

四、计算题（本题10分）

已知液体苯在p下，沸点为353K，该条件下其摩尔汽化热为30.77kJ•mol-1。

今将温度为353K，压力为p的1mol液体苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。

（1）计算该过程中苯吸收的热量Q及所做的功W；

（2）计算该过程中苯的ΔS，ΔA及ΔG；

（3）计算环境的熵变ΔS环；

（4）用什么判据可以判断上述过程自发与否？

试判断之。

五、计算题（本题15分）

电池Pt|H2（p1）|HCl（m）|H2（p2）|Pt中，设氢气遵从的状态方程为pVm=RT+p,式中=1.48×10-5m3•mol-1，且与温度、压力无关。

当氢气的压力p1=2000kPa,p2=100kPa时：

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）计算电池在298K时的电动势；

（3）当电池可逆放电时，是吸热还是放热？

为什么？

六、计算题（本题10分）

有某化合物分解反应：

A→B+C。

已知在557K时，A分解50%时需21.0秒，A分解75%时需42.0秒，此反应的活化能为14.43×104J•mol-1。

试求：

（1）该反应为几级反应？

为什么？

（2）计算557K时，该反应的速率常数；

（3）欲想控制此反应在10分钟内A分解90%，反应温度应该控制在多少度？

（设反应温度对活化能和指前因子无影响）

北京市联合命题

2019年硕士学位研究生入学考试试题（答案）

（物理化学）

√需使用计算器□不使用计算器

一、选择一个正确的答案：

（本题共计60分，每小题3分）

1----5:

ABCAC6---10:

DCABB

11---15:

DCAAB16---20:

CADAC

二、回答下列问题：

（本题共计40分，每小题5分）

1.答：

不能这样说，要在一定条件下才能说，在绝热系统或孤立系统中达平衡时，熵值最大；在等温等压，不做非体积功条件下，系统达平衡时，Gibbs自由能最小，也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。

2.答：

对于纯物质B，

，对于溶液中的B，

。

由于

，增加压力时，B在溶液中的自由度增量比纯B时小，故溶解度增加。

例如制造汽水、啤酒等。

也可以这样理解：

反应B（纯）→B（溶液），

，增加压力，平衡向右移动，B在A中的溶解度增加。

3.答：

（1）因为碳是纯固态，它的活度等于1，其化学势就等于标准态化学势，在复相化学平衡中，纯固态浓度不出现在平衡常数的表达式中，因此增加碳的含量对平衡无影响。

（2）该反应是一个吸热反应，提高反应温度会使平衡向右移动。

（3）该反应是一个气体分子数增加的反应，增加系统的总压力使平衡向左方移动，不利于正向反应的进行，所以工业上制备水煤气一般在常压下进行。

（4）通入惰性气体虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡组成，因为这是一个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质总的物质的量增加，降低各反应组分分压，这与降低系统总压的效果相当，使反应向右移动。

4.答：

恒温恒压条件下，气体在固体表面的吸附是一个自发过程，因而

，该过程中，气体分子从原来的空间自由运动变成限制在固体表面上的二维运动，运动自由度减少，

，依照公式

，可推知

，因此气体在固体表面吸附一定是放热过程。

5.答：

（1）因为只有在球面上各点的曲率才相同，各处的附加压力才相同，气泡、小液滴、肥皂泡等要达到稳定的状态，因此都呈现圆球形。

另一方面，相同体积的物质，球形的表面积最小，表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状最稳定。

（2）玻璃管口刚切断后参差不齐，加热时融化成液体，要降低体系能量，表面就会收缩小成圆形。

6.答：

（1）特有的分散程度。

胶粒的大小一般为1～100nm，不能通过半透膜，扩散慢和对光的散射作用明显等特点。

（2）多相不均匀性。

胶团结构复杂，胶粒是大小不等的超微不均匀质点，胶粒与介质之间存在着相界面。

（3）热力学不稳定性。

由于胶粒小、比表面积大、表面能高，所以有自动凝结以降低表面能的趋势。

在制备溶胶时要加入适量的稳定剂，这样在胶粒外面就会形成带电的溶剂化层，利用相同电荷排斥的性质，保护溶胶不聚沉。

7.答：

的生成反应为：

，要设计一个电池，使电池反应与之相同。

方程式中，显然

是被氧化的，因此将氢电极放在电池的左边作为负极，

是被还原的，将氧电极放在电池右边作为正极。

这是一个氢氧燃料电池。

由于氢氧燃料电池的电动势与电解质溶液的pH没有关系，所以两个电极中间的介质pH为1～14都可以，只要保持

和

的压力都是标准压力即可，所以设计的电池为：

测定该电池的标准电动势

，就可以计算

的标准摩尔生成自由能：

8.答：

纯水的表面张力为

，在纯水表面上的火柴棍，由于棍的周围的表面张力都是

，两根火柴棍之间水的表面张力与火柴棍外面水的表面张力为大小相等，方向相反，所以火柴棍能在水面上静止不动。

当在两火柴棍之间滴入肥皂水后，肥皂能迅速降低水的表面张力，因此两根火柴棍之间的水的表面张力降为

，这样使得火柴棍两边的表面张力不等，因为

，在表面张力作用下，两根火柴棍向两边移动，两根火柴棍之间的距离增大，在火柴棍两边的表面张力的差值为

，通常将

称为表面压，好像处于两火柴棍之间的表面活性剂将两根火柴棍撑开一样。

三、相平衡题（本题15分）

解：

（1）

相区

ⅠⅡⅢⅣ

相态及成分

l（Mg+Ag）s（Mg）+l（Mg+Ag）s（Mg+Ag）l（Mg+Ag）+s（Mg+Ag）

（2）

线：

s（Mg）+lE1（Mg+Ag）,s（Mgm⋅Agn）三相平衡

线：

l（Mg+Ag）,s（Mgm⋅Agn）,s1（Mg+Ag）三相平衡

线：

s1（Mg+Ag）,lE2（Mg+Ag）,s2（Mg+Ag）三相平衡

（3）

四、计算题（本题10分）

解：

（1）p外=0，故W=0,Q=ΔU-W=ΔU,通过设计的等温等压可逆过程求ΔU:

ΔU=ΔH-Δ（pV）=ΔH-p外（Vg-Vl）=ΔH-pVg=ΔH-nRT

=1mol×30770J•mol-1-1mol×8.314J•K-1•mol-1×353K

=27835J

（2）ΔS=Qr/T=ΔH/T=1mol×30770J•mol-1/353K=87.17J•K-1

ΔG=ΔH-TΔS=0

ΔA=ΔU-TΔS=ΔU-ΔH=27835J-30770J=-2935J.

（3）ΔS环=Q环/T=-Q/T=-ΔU/T=-27835J/353K=-78.85J•K-1

（4）用总熵判据（等温下）

ΔS总=ΔS+ΔS环=87.17J•K-1-78.85J•K-1=8.32J•K-1>0

故真空蒸发为不可逆过程，又因总功为零，故此不可逆相变过程为自发的。

由于该变化过程为等温，故也可用亥姆霍兹自由能判据：

ΔA≤W（总功）

ΔA=-2935J，W（总功）=0

ΔA

五、计算题（本题15分）

解：

（1）这是电极浓差电池，电极反应和电池反应为：

负极，氧化：

H2（p1）→2H+（aH+）+2e

正极，还原：

2H+（aH+）+2e→H2（p2）

电池反应：

H2（p1）→H2（p2）

（2）因为是非理想气体，所以先计算电池反应的ΔrGm，再根据ΔrGm与电动势的关系计算电动势：

（3）电池可逆放电时是吸热还是放热，决定于电池的温度系数：

利用ΔrGm=-zEF的关系，求温度系数。

将ΔrGm的表达式带入，因与温度、压力无关，求偏微分，得：

所以，电池可逆放电时是吸热的，当反应进度为1mol时，所吸热量为：

六、计算题（本题10分）

解：

（1）由题条件可知，反应50%的时间与再反应余下50%的时间相同，故此反应为一级反应。

（2）

（3）由题意：